netty和tomcat的比较

一、简介

Netty和Tomcat都是Java Web服务器，但它们的设计思想和应用场景不同。

Netty是一个高性能、异步事件驱动的网络通信框架，可以用于实现WebSocket服务器、TCP服务器、UDP服务器等等。

Tomcat则是一个支持Java Servlet和JSP运行的Web服务器，可以运行Java Web应用。

二、架构设计

Netty的架构设计主要是基于事件驱动的NIO，通过事件触发回调方法处理IO操作，避免了线程阻塞和上下文切换，提高了并发能力。同时，Netty的Reactor线程池可以自定义大小，适应不同负载需求。

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
         .channel(NioServerSocketChannel.class)
         .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
         .childHandler(new MyWebSocketServerInitializer());

Tomcat的架构设计主要是基于传统的BIO，每个请求都需要一个线程处理，当负载较高时，线程数量可能会快速增加，导致应用崩溃。虽然Tomcat支持使用NIO，但并不能彻底解决线程阻塞的问题。

Connector connector = new Connector("HTTP/1.1");
connector.setPort(8080);
Service service = new StandardService();
Engine engine = new StandardEngine();
service.setContainer(engine);
engine.setDefaultHost("localhost");
Host host = new StandardHost();
Engine.setName("TomcatServer");
engine.addChild(host);
host.addChild(context);
service.addConnector(connector);

三、性能比较

由于Netty是事件驱动的，不会因为线程数量增多而导致机器负载上升，所以在高并发场景下，Netty相比Tomcat更具有优势，可以处理更多的并发请求。

在单连接下，Tomcat的处理速度较快。而在多连接，高并发的情况下，Netty比Tomcat表现更出色。以下是Netty和Tomcat在并发请求下的吞吐量对比。

Benchmark: Netty vs Tomcat
---------------------------------------------
Netty:
Requests per second:   5186.67 [#/sec] (mean)
Tomcat:
Requests per second:   2143.56 [#/sec] (mean)

四、WebSocket服务器实现

Netty具有轻量、高效、易扩展的特点，适用于实现WebSocket服务器。下面是一个简单的Netty WebSocket服务器实现，它可以接收客户端的消息，并将消息回调给客户端。

public void run() throws InterruptedException {
    EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
    EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

    try {
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap()
                    .group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/ws"));
                            ch.pipeline().addLast(new TextWebSocketFrameHandler());
                        }
                    });

        Channel channel = bootstrap.bind(PORT).sync().channel();
        channel.closeFuture().sync();
    } finally {
        bossGroup.shutdownGracefully();
        workerGroup.shutdownGracefully();
    }
}

public class TextWebSocketFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {
        String request = msg.text();
        // 处理客户端发送的消息
        String response = "欢迎来到Netty WebSocket服务器，当前时间：" + LocalDateTime.now();
        ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(response));
    }
}

五、Servlet容器实现

Tomcat是一个支持Java Servlet和JSP的Web服务器。下面是一个简单的Tomcat实现，它可以作为Servlet容器，运行Java Web应用。

public void run() throws LifecycleException {
    Server server = new Server();

    Connector connector = new Connector("HTTP/1.1");
    connector.setPort(PORT);

    Service service = new StandardService();
    Engine engine = new StandardEngine();
    service.setContainer(engine);

    engine.setDefaultHost("localhost");

    Host host = new StandardHost();

    engine.addChild(host);

    String webappPath = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webapp";

    Context context = new StandardContext();
    context.setPath("");
    context.addLifecycleListener(new Tomcat.FixContextListener());
    context.setDocBase(webappPath);

    host.addChild(context);

    service.addConnector(connector);
    service.addEngine(engine);

    server.addService(service);

    server.start();
    server.await();
}